支持陷门撤销和编辑次数限制的可编辑区块链

针对已有支持陷门撤销的可编辑区块链方案虽可撤销陷门持有者的编辑权限,但不能限制利用陷门进行编辑的次数,存在编辑权限管理不够精细的问题,提出了编辑次数限制的变色龙哈希函数,并基于此给出了一个新的可编辑区块链方案。具体而言,所构造的方案包含主陷门和从陷门以及所生成的见证,其中,从陷门用于编辑数据,主陷门用于撤销从陷门,以达到撤销编辑权限的目的,而见证可将从陷门的编辑次数严格限制为一次。所提方案在标准的困难性问题假设下被证明是安全的。理论分析和仿真实验表明,与已有支持陷门撤销的方案相比,所提方案在安全性方面具有优势,且额外引入的计算开销较小,具有一定的实用性。

支持恶意惩罚的公平可编辑区块链方案

变色龙哈希算法可以实现数据编辑,为区块链提供了一种内容可控的方法。然而,一旦参与者获得编辑权限,就可以重写任何内容,且不会因其恶意行为受到惩罚。目前,大多数可编辑区块链方案只能对恶意用户进行惩罚,而没有考虑编辑者对区块链的恶意篡改,不能同时实现用户和编辑者双方的公平性。提出了一个支持恶意惩罚的公平可编辑区块链方案,有效约束编辑者权限并惩罚其恶意行为,以保证可编辑区块链方案的公平性。在所提方案中,使用具有短期陷门的变色龙哈希,编辑者和用户必须合作完成区块链的编辑,有效约束了编辑者的权限。基于秘密共享和签名方案提出针对恶意编辑者的惩罚机制,惩罚编辑者的恶意篡改行为,并能抵抗用户的恶意举报。理论和实验分析表明,所提方案不仅实现了区块链数据的抗碰撞性和语义安全性,以及用户与编辑者在数据编辑过程中的公平性,且与已有方案相比,计算代价更小,随着编辑次数的增大,优势也愈加明显,更具有实际应用价值。

可编辑区块链的研究现状与挑战

区块链是一种去中心化和不可篡改的数据库,不仅能有效解决需要第三方介入所引发的信任问题,还能保证应用执行过程公平公正。然而,不可篡改性限制了区块链的许多应用。例如,不同机构需要删除区块链上存储的非法数据或对旧数据进行编辑。因此,如何设计一种可编辑的区块链,对链上数据进行合法编辑是拓展区块链应用的一个重要问题。本文旨在对当前主流的可编辑区块链方案进行系统性调查和分析。首先,总结了这些方案提出的时间脉络和编辑操作的统一流程,针对编辑共识、编辑处理和编辑证明三个重要环节,分别从编辑操作的种类、编辑所属权、编辑涉及的链结构、编辑对象粒度、编辑过程使用的数据结构和编辑共识技术六个不同角度对典型方案进行了细粒度分类。其次,概括了每个方案的核心思想、新颖之处和优缺点,并对方案涉及的密码学原语、常用技术和共识机制等重要组成部分进行了全面回顾,包括变色龙哈希函数、秘密共享、委员会选取、激励惩罚机制、工作量证明、权益证明等。再次,根据身份管理、物联网和外包的不同场景需求,分类讨论了几个利用可编辑区块链技术的最新应用方案,以及区块链可编辑功能所产生的潜在价值。最后,指出了目前方案有待完善或尚未解决的问题,这些问题将提供新的研究方向、拓展区块链的应用场景、加速区块链与更多领域结合、促进区块链技术的发展。

可编辑区块链:模型、技术与方法

可编辑区块链是区块链领域新兴而颇有争议的热点课题,致力于在保障区块链安全可信等良好性质的前提下实现链上数据的可控编辑操作.本文系统性地梳理和研究了可编辑区块链技术在信息安全和监管等领域面临的现实需求,提出了可编辑区块链的工作框架,并从数据修改、删除、插入、过滤和隐藏五个环节详细阐述了可编辑区块链的技术与方法,最后讨论了该领域亟需解决的若干关键问题.

基于可编辑区块链的数据隐私安全

随着用户对数据隐私安全需求的提升及相关隐私保护条例的制定,擦除匿名、公开、不可变地存储在区块链中的非法数据已成为受害者及国际刑警组织的迫切需求。基于变色龙哈希、共识投票等技术对区块链的历史数据进行编辑,能有效地擦除区块链上的非法数据,保证用户数据的被遗忘权。文章先以比特币交易为例分析区块链上非法数据插入的常见方法;再综合分析和对比已有的3类可编辑区块链方案;针对现有方案容易遭受攻击、编辑权限被集中控制等问题,文章提出了一种基于去中心化变色龙哈希的区块链数据可编辑方案。此外,文章对所提方案进行了详细的安全性分析和性能分析。分析结果表明,所提方案不仅具有抗双花攻击、抗篡改攻击的能力,还能以较低的计算消耗和较高的效率实现区块链历史数据的可编辑。

基于可编辑区块链的指纹识别系统

指纹识别系统已广泛应用于门禁、支付、公安等领域。现有系统一般将原始指纹图像或特征存储于数据库,以此对用户的身份进行识别或认证。数据库中的指纹数据存在被盗取或篡改的风险。为解决这一问题,本文提出一种基于可编辑区块链的指纹识别系统。首先搭建私有链环境,实现多节点集群互连,然后计算指纹哈希并将其存储于区块链。为了方便管理员对指纹识别系统中的用户进行更新,本文利用变色龙哈希算法对所构建的私有链区块体中数据计算哈希。拥有变色龙哈希私钥的管理员可对区块体中的信息进行编辑,从而在不改变区块链结构的基础上实现对用户指纹数据的删除或修改。实验表明,所提出的系统具有良好的实时性,且指纹识别准确率高。

基于可编辑区块链的可信数据管理方案

区块链的不可篡改性可以解决银行数据的安全管理问题。但是,区块链中留下的不正确信息会被永久存储,从而带来潜在的灾难性后果。作为一个有效的解决方案,可编辑的区块链技术可以让用户修改区块链的数据。该文提出了一种基于可编辑区块链的可信数据管理方案,该方案基于双链架构,利用变色龙哈希来解决可能面临的安全问题。分析表明,该方法能有效地处理恶意行为,还具有可接受的系统开销。

面向数字内容管理的分段可编辑区块链方案

区块链技术通常被引入数字版权保护管理中,但是链上依然存在盗用、错误以及过时的数字内容版权信息不能被有效管理的问题。针对这些问题,本文提出一个面向数字内容管理的分段可编辑区块链方案。通过理论分析和实验仿真表明,此方案安全可行并具有可接受的计算开销,对进一步增强区块链的商业应用性具有重要意义。

基于可编辑医疗联盟链的数据安全管理方案

医疗数据的安全管理是确保患者隐私安全、有效开展医学诊疗与相关研究的关键。然而,现有的医疗数据管理方案大多存在透明度低、共享性差和无法保证患者隐私数据安全性的问题。通过设计一种“主-侧”链结构的可编辑区块链模型,提出了面向医疗联盟链的安全、可追责的医疗数据管理方案。该模型主链保存患者电子病历的最新信息,侧链记录历史修改证明,实现了数据管理的透明性和可追责性。引入变色龙哈希函数、秘密共享和可验证签名技术,只有通过验证的医疗机构的系统管理员才能够参与构建完整陷门,确保了医疗数据修改过程的正确性与安全性。经过安全性分析和相关实验模拟,该方案在计算开销、通信负载方面的性能较好,且在存储开销方面存在优势,表明了该方案的有效性和可行性。

监管友好型区块链的规则塑造

作为一种颠覆性的技术,区块链在诞生之初即自带反监管光环。然而,随着区块链技术由加密货币进入金融领域并进一步扩展至其他行业,对区块链加以监管的需求则日益凸显。各国主要致力于调整监管模式和监管手段以适应区块链这一全新的监管对象,但同时也应主动制定规则重新塑造区块链,以使其更便于监管。塑造监管友好型区块链应当有利于落实网络与数据安全法律责任制,有助于个人信息保护,并有助于推进区块链行业性监管和技术性监管的协同。据此,监管友好型区块链应用应当具备以下特征:适度去中心化、用户可追溯、链上数据可编辑、高效率预言机、支持监管节点,并且实行注册发起人运营制。在监管友好型区块链应用的规则塑造上,应当坚守区块链技术底线立法,在产业政策中融入可监管性评价,及时制定监管友好型区块链应用的技术标准。

基于监督者组的区块链账本修正方案

区块链账本中存在违规数据、误操作上链数据等问题,相关学者开展了可修正账本技术研究。针对传统修正方案中修改效率低、恶意节点作乱影响安全性等问题,提出了一种基于监督者组的区块链账本修正方案来改进传统方案。通过基于改进PageRank的区块链节点信用排序算法筛选出监督组成员节点,进而在可信前提下提升了账本修正流程的效率。设计了一种改进随机选择修正者算法并使用可验证随机函数构建节点验证追责机制,保障了账本数据修正流程的可追溯性和安全性。通过分析和仿真实验,该方案具有较高的安全性,并在区块信息修正效率和资源利用率方面优于传统方案。

面向可信联盟的区块链账本可验证修改方法研究

区块链历经十年发展,成为信息技术领域最被寄予厚望的颠覆性技术之一.区块链上链数据具有不可篡改性,历史区块数据一旦确认就不能变更.这保证了区块链历史数据的完整性和可验证,但另一方面,当区块链中出现数据管理需求,即历史区块中过期或无效交易需要被压缩、违法违规信息需要被管控删除时,这种特性也将阻碍区块链对有问题的数据进行修改.类似数据管理需求在联盟链、私有链中尤其突出.传统区块链利用哈希算法的碰撞困难,实现区块和交易的完整性验证.而变色龙哈希存在一个陷门,掌握陷门可以轻松找到哈希碰撞.基于这个特性,本文将该类哈希算法的陷门交给多方管理,从而在不影响前后区块的完整性验证的情况下,实现多方共识修改交易数据的功能.本文进一步对变色龙哈希进行改进,设计了一种适用于联盟链的多中心化的账本修改方案.考虑到交易修改功能的去中心化,即变色龙哈希的陷门不应生成、存放于单个节点的问题,改进后的算法允许联盟链的所有权限节点协作生成系统的变色龙哈希公私钥.同时,为了权衡时间、空间代价与安全性,设计了多种有关私钥生成与同步的共识机制,并对它们的空间开销、通信时间、安全程度等性能进行了对比.本文考虑了一些特殊情况下区块链系统的可用性和问责性.最后,利用改进后的变色龙哈希算法构建了原型链,实现了历史交易的管控功能,描述了数据管理功能的设计细节.实验表明,本文提出的账本修改方案,其最佳区块压缩率可达30%、算法执行速率整体达到毫秒级,且具有可证明的安全性.

基于时代可撤销的变色龙哈希

变色龙哈希函数是带有陷门的单向哈希函数,现已成为实现可编辑区块链的主要技术。为解决可编辑区块链中变色龙哈希函数陷门滥用的问题,提出了基于时代可撤销的变色龙哈希函数,其中一个时代为一个具体的时间周期。该函数使得陷门具有时效性,将随时代变更失效,以达到撤销陷门的目的。定义了其安全模型,并给出了具体的方案实例,方案在标准的困难假设下被证明是安全的。理论分析和实验表明,相比于同类型的方案,所提方案在安全性上具有优势,且具有较小的额外开销,具备一定实用性。

一种基于投票机制的黑名单公有链解决方案

加密货币已成为许多犯罪分子犯案的金融工具,而目前对阻止异常资金在加密货币体系中流通的研究尚不足。结合智能合约与可编辑区块链技术,提出一种基于投票机制的黑名单公有链解决方案。该方案首先利用智能合约技术从博弈论视角对是否将一笔资金加入黑名单的投票过程进行设计,通过设置奖励和惩罚的措施以促使局中人选择诚实的策略;然后对于已确认的异常资金,设计UTXO异常度这一字段,对处于不同阶段的异常资金,利用可编辑区块链的特性选择回溯或赋予异常度的处理措施。实验结果表明,在区块整体打包过程中,被赋予最高异常度的交易被选中的平均概率仅为19.5%;原本被选中的交易被赋予最高异常度后,被选中的平均概率降低到68.4%;同时,被赋予不同等级异常度的交易被选中的概率呈阶梯式递减。基于投票机制的黑名单公有链方案解决了以往黑名单方案中记录添加依据不合理、执行力度不强的问题,能够有效阻止异常资金流通。